月船1号

月船1号于当地时间2008年10月22日上午由印度国产的极地卫星运载火箭PSLV-C11发射升空，发射地点位于距离印度南部城市钦奈90公里的萨迪什·达万航天中心。"月船1号"将绕月飞行两年，对月球的地质结构和矿物资源进行调查。

中文名：月船1号

外文名：Chandrayaan-1

发射时间：2008年10月22日

所属国家：印度

发射载体：运载火箭PSLV-C11

重量：1380公斤

1、简介

“月船1号”总质量为1380公斤，造价约8300万美元携带11台探月仪器。其中，一台名为月球撞击探测器的无人探测装置最为重要，月球撞击探测器质量为29公斤，由印度自行研制，它就像帽子一样装在“月船1号”的顶部。为了印证印度航天器与月球的初次接触，探测器还被贴上了印度国旗的标志。在“月船1号”进入绕月轨道后，月球撞击探测器将以每秒75米的速度从飞船上弹出，向月球表面撞去。在接近月球的过程中探测器将会不断对月球进行拍摄，这些数据有助于印度空间研究组织未来选择月球车的着陆位置。

2、科学任务

印度“月船1号”在为期2年飞行任务中，已获得高分辨率的月球地质图、月球矿物图和月球地形图，但这只是任何月球探测活动的“基本动作”。“月船1号”千里迢迢奔赴月球的最关键任务，还是寻找人类未来最可能的替代能源氦-3。

氦-3是一种非常高效的核燃料。专家计算，仅30吨氦-3便可满足美国一年的能源需求。除此之外，氦-3非常稳定，不会发生爆炸，今后将有可能出现以其为燃料的绝对环保的核反应堆。科学家们初步估算，仅月球表层的氦-3储量就可能高达5亿吨，足以保障人类1000年内的能源需求。

3、科学目标

利用X射线的荧光性探测Mg，Al，Si以及可能的Ca，Ti，Fe的分布；

利用低能γ射线谱仪探测Th等放射性物质的分布及放射热点；

确定210Pb的分布和位置，利用222Rn作为示踪计了解气体和挥发性的物质如何逸出月球并沉积在冷面；

利用成像谱仪确定矿产分布；

利用立体相机获取3维影像；

利用下投式硬着陆器，测试着陆轨道与落点精度，获得经验。

4、仪器配置

超光谱图像仪HySI——地面分辨率80m，刈幅宽度20km，谱范围为0.4μm-0.92μm，谱分辨率小于15nm，量化等级12bit，信噪比100。可能扩展近红外谱段范围为2.6-3μm。重量3kg，功耗15W。

三维地貌立体测绘相机TMC——重量8kg，功耗20W，月面分辨率5米。

激光高度计LLRI——输出激光能量20mJ，激光脉冲频率10Hz，脉冲宽度10ns，月球表面范围100km，重量10kg，功耗8W。

低能X射线谱仪LEX/CIXS——1-10keV。重量5.5kg，功耗15-25W。

高能X/γ射线谱仪HEX——20-250keV。重量18kg，功耗20W。

合成孔径雷达SAR——工作频率2GHz，7.5公斤。

红外谱仪SIR——5公斤，功耗5W。

中性原子成像仪

硬着陆探测器——30-40公斤。

5、发射日期

原计划于2007年9月发射。在2007年9月至2010年12月之间只有一次月全蚀，对能源系统的寿命有保证。

印度第一颗绕月飞行器“月船1号”2008年10月14日晚间被安置到火箭上，10月18日火箭将被运上发射台待命。

“月船1号”于当地时间2008年10月22日上午由印度国产的极地卫星运载火箭PSLV-C11发射升空。

6、探月仪器

亚千电子伏原子反射分析仪

亚千电子伏原子反射分析仪对10-2000电子伏等级的低能中性原子进行诊断分析，进而成像月球表面。该仪器将完成以下科学目标：

对月球表面成分进行成像，其中包括：永久阴暗区域和富含易挥发性物质区域；对太阳风表面交互反应进行成像；对由于空间侵蚀风化造成的月球表面地磁异常的成像分析；研究空间侵蚀风化现象。

有效载荷的详细结构：从机械构成上，亚千电子伏原子反射分析仪(SARA)包括三个部分：SARA中性原子传感器(CENA)、SARA太阳风监控器(SWIM)和SARA数字处理器(DPU)。该分析仪的总重量为3.5公斤，其中CENA重量为2公斤、SWIM重量为0.5公斤、DPU重量为1公斤。亚千电子伏原子反射分析仪是由瑞典物理空间学会和太空物理实验室研制的。

月球矿物质绘图仪

高清晰月球矿物质绘图仪对矿物质成分分布状况的绘制将提高人们对不同星体早期进化历程的理解和认识，同时对月球资源提供高清晰度评估。

科学目标：月球矿物质绘图仪的最基本科学任务是分析描绘月球地质进化历程中表面矿物质分布特征，该仪器还能更深入地分析其他几个副主题，如：高地丘陵地带、玄武岩火山、碰撞陨坑以及潜在的不稳定挥发物质等

该仪器最基本的勘测任务是在高空间分辨率下评估和绘制月球表面矿物质资源的分布，从而支持未来的月球探测计划和有目标的月球任务。

月球矿物质绘图仪需要以下必备条件：

1、精确测量岩石和矿物质的诊断吸收特征；

2、矿物质成分反褶积的高光谱分辨率分析；

3、评估地质构造和进化的历程的高光谱分辨率分析。

月球矿物质绘图仪是0.7-3.0微米工作等级的高产量成像频谱仪，它使用二维汞镉碲(HgCdTe)探测器阵列测量太阳光反射能量。

有效载荷的详细结构：采样标准：10纳米等级；空间分辨率：70米/像素(从100公里高空)；观察范围：40公里(从100公里高空)；重量：7公斤；平均功率：13瓦。月球矿物质绘图仪是由美国宇航局喷气推进实验室和布朗大学共同研制的

超光谱成像仪

科学目标：通过绘制月球表面矿物分布获得相应的频谱数据，由超光谱成像仪得到的数据将帮助月球表面矿物质成份的可用信息。同时，对深陨坑区域或者重要峰值记录进行深入研究，这将有助于理解月球内部矿物质分布状况。

有效载荷详细结构：高能X射线频谱仪的独特性在于以0.4-0.95微米非常接近红外光谱等级的32种邻近波段绘制月球表面，其最佳光谱分辨率达到15纳米，在覆盖20公里的范围内空间分辨率达到80米。高能X射线频谱仪通过一个远心折射光学仪器能够收集从月球表面上的太阳反射光线。它的重量为4公斤，长275毫米，宽255毫米，高205毫米，是由印度空间研究组织(ISRO)研制的。

月球碰撞探测器

月球碰撞探测器重29公斤，它装配在“月船一号”的前端甲板上，当该飞行器抵达100公里月球轨道时，在预选碰撞月球表面区域上空，月球碰撞探测器将在预定时间进行释放。在下落过程中，它仍保持着螺旋稳定结构，从释放飞行至碰撞月球表面期间总共的时间不得超过20分钟。

科学目标：分析抵达月球某个预定区域，碰撞冲击探头将需要的设计、研制和部署技术；分析对于未来软着陆月球任务中的必要技术条件；近距离对月球进行勘测。

有效载荷详细结构：月球碰撞探测器主要包括3个有效载荷：雷达测高计、视频成像系统和质谱仪。其外形长、宽、高分别为：375毫米、375毫米和470毫米。

雷达测高计：测量月球碰撞探测器在月球表面上空的高度，评估未来着陆任务中所必需的技术条件。该装置的频率波段为4.3GHz±100MHz。

视频成像系统：探测器在下降过程中，获得月球表面的图像；该视频成像系统包含着带有视频解码器的一种类似CCD照相机的成像装置。

质谱仪：这种设计精湛的四极质谱仪具有0.5amu(原子单位)质量分辨率，同时在下降过程中可测量对月球大气10-15托(真空度单位)等级压力产生敏感反应。

月球激光测距仪

科学目标：提供“月船一号”探测器距离月球表面的精确高度，测量月球全球地形。获得月球引力场的改良模型，对地形绘制摄像仪和超光谱成像仪的数据进行补充。地形学是对于任何行星体数量级描述中最基本的测量要求。结合引力作用、地形学将绘制出地表之下不规则矿物质密度结构。一颗行星的外形和内部结构的信息，将有助于我们理解行星进化过程中的受热历程。使用激光等级仪器对月球进行高度米制绘图，将有助于研究大型盆地的形态学和其他月球特征，比如：研究压力、张力和岩石圈的曲率，结合重力研究将证实月球外壳的密度分布。

有效载荷详细结构：月球激光测距仪操作时即不采用断面或者扫描模型，而是使用光脉冲照亮月球地形。1064纳米波长的连续光脉冲，其脉冲宽度为10毫微秒在月球表面进行传输。该装置的重量少于10公斤，是由印度空间研究组织(ISRO)研制的

微型合成孔径雷达

科学目标：探测月球极地地下几米的永久阴暗区域是否存在冰水。虽然之前获得的月球土壤样本显示月球非常干燥，然而这段时间里发现显示冰水物质可能存在于月球极地位置，这是由于月球的转动轴垂直于黄道平面，月球极地包括着永久处于黑暗的区域。这将导致形成“冰冷陷阱”地区，这里从来得不到太阳光的照射，其温度可能仅为零下223-零下203摄氏度。包含着水珠的矿物质结构彗星残骸和陨星时常坠落在月球表面，虽然其中多数的水分已在太空中蒸发消失，但是如果水分子找到合适的“冰冷陷阱”，随着地质时间的流失，具有显著数量的水分将累积起来。

微型合成孔径雷达将绘制出月球上所有永久阴暗地区，无论是否有太阳光进行照射，或者太阳光照射角度是否合适。该装置将以45度入射角进行观测，记录回声定位数据结果。

有效载荷详细结构：该装置将用于传输右圆偏振(RCP)数据和接收左圆偏振(LCP)和右圆偏振数据，在电子散射仪模式下，微型合成孔径雷达可以测量RCP和LCP对于月球表面轨道最低点测高痕迹的响应；在辐射计模式下，该装置能够测量月球表面射电发射系数。它在2.38G赫兹频率下工作，每像素的分辨率为75米，重量为6.5公斤。

近红外频谱仪

近红外频谱仪对月球表面勘测的科学任务主要有以下6点：

1、详细分析月球表面不同地质/矿物质和地形学结构；

2、研究地壳矿物质的垂直分布；

3、研究月球上的陨坑、表面阴暗区以及弹坑形成；

4、勘测月球表面的“空间气候”；

5、勘测月球表面矿物质资源，为未来月球登陆和探测做准备。

确定月球地壳和地幔化学成分是行星学研究的一个重要目标。近红外频谱仪将诊断不同矿物质和冰物质的吸收波段，科学家们认为月球表面上可能存在的冰物质的吸收波段位于近红外线等级。因此，采用近红外线仪器测量岩石将显著地匹配矿物质的鉴别。

有效载荷的详细情况：近红外频谱仪在主镜和次镜的帮助下可收集反射在月球上的太阳光，这些太阳光将穿过一个光学纤维到达近红外频谱仪的传感器头，并对光栅产生打击效应。这些到达近红外频谱仪的太阳光最终被光栅分散开来，该频谱仪包括一排感光像素，能够测量被分散光线在不同波长范围的密度，并生成一种电子信号能够由实验电子仪器进行阅读和处理。谱频仪的波长范围覆盖在0.93-2.4微米，空间分辨率为6纳米。

高能X射线频谱仪

高能X射线频谱仪能够覆盖探测到月球上30-250千电子伏范围的高X射线活动区域，这是第一次使用较强能量分辨率探测器对月球表面X射线能量活动进行光谱分析的实验。该频谱仪实验主要的任务是在月球表面238铀和232钍放射性衰减过程中，研究以上X射线能量范围的变化。

科学目标：由于不稳定性222氡元素的转移变迁，测定月球极地区域额外的210铅分布，222氡是238铀衰减的产物，这项研究将暗示其他诸如水等易挥发性物质在月球上的进化变迁历程；通过对不同月球地形特征进行综合分析探测其他的放射性能量，对30-250千电子伏X射线活动区域的基础性特殊/完整信号的化学成份进行分析；由于铅-212和铅-214的衰减，通过探测其辐射能量状况，进而鉴别高铀或钍元素浓度的区域；从一项离散连续统一体背景性研究中，探测不同月球地形化学成份鉴定的可能性。

有效载荷详细结构：高能X射线频谱仪是由9层碲化镉锌(CZT)排列而成，每层长4厘米，宽4厘米，厚度为5毫米，拍摄分辨率为256象素。采用应用特殊综合电路(ASICs)将每两个相邻的碲化镉锌排列层连接起来，便可实现频谱数据的“阅读”，使每层碲化镉锌排列层具有自触发控制能力。据悉，高能X射线频谱仪是由印度空间研究组织(ISRO)研制的。

辐射计量监控器

辐射计量监控器将对近月球空间的粒子流量、射线剂量等级、沉积的能量光谱和放射性环境进行质量级和数量级的分析。

科学目标：在月球轨道测量粒子流量、沉积的能量光谱、沉积的吸收射线剂量；提供在月球不同高度和纬度对射线剂量分布的评估；对月球接近银河系、太阳宇宙放射物和太阳粒子等事件的环境的屏蔽特征评估分析；在“月船一号”任务中对月球勘测中研究放射性危害，所获得的数据将用于评估放射性环境和未来有人月球任务的屏蔽必要条件。

有效载荷的详细情况：辐射计量监控器是一个微型频谱仪-放射量测定器，它包括：1个厚度为0.3毫米的半导体探测器、1个感光无线电前置放大器和两个微型控制器。半导体探测器的重量为0.1398克，脉冲分析技术可用于获得沉积能量光谱，以后可以转换成为硅探测器中沉积的射线剂量和流量。每次辐射计量监控器工作的周期是30秒。据悉，辐射计量监控器是由保加利亚科学研究院研制的。

成像X射线频谱仪

科学目标：成像X射线频谱仪的最初目标是实现高质量X射线频谱仪绘制月亮表面，从而揭示月球进化和起源的关键性因素。该频谱仪采用X射线荧光技术(1.0-10千电子伏)测量月球表面上镁、硅、铝、钙、铁和钛等基本元素的分布状况。

有效载荷详细结构：成像X射线频谱仪被设计成纤薄、低轮廓结构的探测器，该装置采用这段时间里研制的扫频载荷装置(SCD)X射线传感器装配在黄金或铜质瞄准仪和铝或聚碳酸酯薄膜滤光器的后侧。它可以提供较好的X射线探测能力、频谱分析和空间测量能力，也可以在室温条件下操作。

成像X射线频谱仪上配备着一个防屏蔽外壳可以在途经地球辐射带以及一些辐射粒子事件中时起到保护作用，为了在记录月球上太阳X射线变迁情况，该频谱仪需要探测月球表面完全的元素分布状况，它还装配一个X射线太阳监控器。在通常的太阳活动状况下，成像X射线频谱仪能够探测到月球上的镁、铝和硅；在太阳耀斑活动期，很可能会探测到钙、钛和铁元素。

据悉，“月船一号”上的成像X射线频谱仪(CIXS)的设计是基于欧洲SMART-1探测器上的D-C1XS装置，与D-C1XS相比，成像X射线频谱仪能够在以下状况下进行深入性勘测：当X射线信号显著提高，在太阳活动频繁周期观测月球；在较少时间内抵达绕月轨道，因此接受较少的放射线损伤；在距离月球表面100千米位置接近椭圆极轨道对月球进行观测。

“月船一号”成像X射线频谱仪是由英国卢瑟福-阿普尔顿实验室和印度空间研究组织(ISRO)共同研制的，部分有效载荷是印度空间研究组织为匹配“月船一号”的科学目标而设计的。

7、卫星指标

极轨卫星运载（PSLV）送入100km月球轨道的能力为540kg，卫星干重440kg，轨道维持2年的燃料重量46kg，科学仪器总重量为51.1-56kg。

太阳电池能力670W，卫星维持功耗158W，成像时功耗234-276W。

18Ah锂离子电池，6.5kg。

固态大容量存储器，40Gb。

轨道高度100km，倾角为90°，周期117.6分钟。相邻两轨在赤道的轨迹宽度为32.62km。

8、事故

2009年8月29日，印度空间研究组织发表说，印度当天凌晨突然与该国首个月球探测器“月船一号”失去了无线电联系，地面站最后一次接收到探测器发回数据的时间是29日零时25分。

印度首个月球探测器“月船1号”29日与地面失去联系后，印度空间研究组织发言人萨蒂什表示，如果仍不能与“月船1号”取得联系，该组织可能*放弃这一探测器。

萨蒂什说，地面站此后多次与“月船1号”联系，但均告失败。该探测器的天线已停止工作。萨蒂什说：“如果仍然无法与探测器建立无线电联系，我们可能不得不放弃该探测器。失去控制的‘月船1号’可能会在某个时候坠毁月球表面。”